Stavba jadrových elektrární a jadrových lodí si vyžaduje širokú škálu materiálov: konštrukčné ocele, nehrdzavejúce a žiaruvzdorné ocele a zliatiny, neželezné kovy a iné kovové materiály. Ale jadrová technológia kladie na materiály používané na výrobu niektorých častí špeciálne požiadavky, ktoré sa v iných odvetviach technológie nenachádzajú. V tomto prípade hovoríme predovšetkým o takej dôležitej charakteristike, akou je schopnosť atómového jadra absorbovať tepelné neutróny (neutróny s nízkou energiou).
Jadrová technológia vyžaduje materiály s vysokou aj nízkou schopnosťou absorbovať neutróny. Schopnosť rôznych kovov absorbovať neutróny sa mení vo veľmi širokom rozsahu (tabuľka 103).
Ochrana proti ožiareniu neutrónmi bude najúčinnejšia vykonaná clonami vyrobenými pomocou prvkov umiestnených na pravej strane tabuľky. 103. Kovy umiestnené na ľavej strane stola môžu byť použité ako konštrukčné materiály pre reaktory. Horčík a hliník sú niekedy nevhodné pre ich nízku teplotu topenia, vtedy sa používa berýlium a zirkónium.
Tabuľka 103. (pozri sken) Prierez efektívneho záchytu tepelných neutrónov a teplota topenia niektorých kovov
Berýlium. Keďže taká vlastnosť atómov, ako je prierez záchytu, nezávisí od stavu, v ktorom sa prvok nachádza, používa sa berýlium v kovovej forme a vo forme zlúčenín s kyslíkom, uhlíkom a vodíkom (oxidy, karbidy a hydridy berýlia). .
Technické berýlium je krehký kov s pevnosťou okolo a predĺžením.Jeho nízka ťažnosť môže byť spôsobená nedostatočnou čistotou, pretože tento kov je obzvlášť citlivý na kontamináciu. Odolnosť berýlia proti korózii je vysoká. Berýlium ako konštrukčný materiál bude diskutované ďalej.
Vzhľadom na nízke efektívne zachytávanie tepelných neutrónov, vysokú teplotu topenia a vysokú odolnosť proti korózii možno berýlium použiť na opláštenie tyčí jadrového paliva, ale je mimoriadne vysoká cena berýlium obmedzuje jeho použitie. Na tento účel sa v súčasnosti používa lacnejší kov, zirkónium.
Zirkónium. Vďaka malému prierezu zachytávania, vysokej teplote topenia, ťažnosti a vysokej odolnosti proti korózii sa zirkónium používa predovšetkým na nátery palivových článkov a potrubí. Zirkónium má dve alotropické modifikácie: a s mriežkou a s mriežkou. Teplota prechodu je Mechanické vlastnosti zirkónu sa líšia v závislosti od čistoty, štrukturálneho stavu a iných faktorov v rámci nasledujúcich limitov: tvrdosť To ukazuje, že ide o veľmi mäkký a krehký kov. Zliatím zirkónu sa výrazne spevňuje. Známe zliatiny na báze zirkónu s pevnosťou (v tomto prípade je plasticita znížená na ). Ako jednu z vysoko pevných zliatin zirkónia možno poukázať na zliatinu zirkónia obsahujúcu
Odolnosť zirkónu proti korózii značne závisí od jeho čistoty. Stovky percent uhlíka a dusíka znižujú jeho odolnosť proti korózii. Niektoré prísady však neutralizujú zlý vplyv znečistenie (napríklad niób neutralizuje pôsobenie uhlíka a cín - dusík). Prítomnosť fázovej premeny umožňuje ovplyvňovať vlastnosti zirkóniových zliatin tepelným spracovaním. Boli skonštruované fázové diagramy zirkónu s mnohými prvkami, ale existuje len málo údajov o tepelnom spracovaní a štrukturálnych premenách, ktoré sa počas neho vyskytujú.
Technické zirkónium obsahuje určité množstvo (zvyčajne asi prímes hafnia – sused v periodický systém a blízko k nemu vo vlastnostiach.
Hafnium sa však výrazne líši v jadrových vlastnostiach od zirkónu (pozri tabuľku 103 - účinný prierez hafnia je takmer 1000-krát väčší; preto sa zirkónium musí pre hlavný účel čistiť od hafnia, čo je veľmi náročná úloha a značne zvyšuje cenu kovu. V iných prípadoch (t. j. nie v prípade jadrovej technológie) by sa to, samozrejme, nemalo robiť, pretože prítomnosť hafnia nemá výrazný vplyv na mechanické a Chemické vlastnosti zirkónium.
Zirkónium sa používa aj ako pohlcovač plynov (getter), v chirurgii a metalurgii (legovacie činidlo, deoxidačné činidlo).
Nosiče tepla. Na aktívny prenos tepla v jadrových reaktoroch sa používajú kovové chladivá, ktoré majú vyššiu tepelnú vodivosť ako voda alebo plyny. Ako chladivo by sa mali používať kovy s nízkou teplotou topenia. V závislosti od princípu činnosti reaktora môže byť ako chladivo použitý bizmut (a jeho zliatiny) alebo sodík.
V reaktoroch niektorých typov musí chladivo obsahovať jadrové palivo, urán, v rozpustenom stave, preto by sa mal zvoliť kov s nízkou teplotou topenia schopný rozpúšťať urán.
Údaje uvedené v tabuľke. 104 ukazujú, že zo všetkých kovov s nízkou teplotou topenia je na to najvhodnejší bizmut.
Tabuľka 104. (pozri sken) Fyzikálne vlastnosti neželezné kovy
Okrem toho (v neposlednom rade) má bizmut nízku schopnosť absorbovať tepelné neutróny.
Použitie namiesto čistého bizmutu eutektika zloženia c s teplotou topenia 125 ° C (obr. 388, a) je celkom možné, pretože pridanie olova znižuje náklady na taveninu, robí ju tekutejšou v dôsledku zníženie teploty topenia.
Veľmi dôležitá je interakcia roztaveného bizmutu (alebo zliatiny) so stenami rúrok výmenníka tepla, ktoré musia byť vyrobené z kovového materiálu. Stabilita rôznych kovov v takomto prostredí je veľmi rozdielna a závisí od teploty médium.
Platina, mangán, nikel sú úplne nestabilné a meď a hliník nie sú o nič lepšie ako oni. Obyčajné nelegované železo a uhlíková oceľ sú odolné voči vyšším teplotám (750°C) ako nehrdzavejúce ocele. Berýlium a molybdén sú stabilné do 1000 °C. Zvyčajné predstavy o koróznej odolnosti kovov sú teda v tomto prípade neprijateľné.
Intenzívne odstraňovanie tepla uvoľneného v reaktore počas jadrového štiepenia je možné efektívne vykonávať pomocou ľahkých kovov; sú výrazne lepšie ako voda vo svojich tepelných vlastnostiach, pretože majú vyššie latentné teplo vyparovania (ktoré následne spotrebuje viac tepla), nižší tlak pár (preto systém môže pracovať pri nižších tlakoch a má tenšie steny), viac vysoký koeficient tepelnej vodivosti atď.
Ryža. 388. Stavové diagramy:
Z tých, ktoré sú uvedené v tabuľke. 105 ľahkých kovov zatiaľ nenachádza využitie rubídia. Vraj preto, že je vzácny. Používa sa hlavne sodík, ako aj draslík a lítium, ktoré majú podobné vlastnosti ako sodík.
Sodík pri izbovej teplote je veľmi mäkký (deformovaný prstami), ľahko sa krája nožom.
V reaktoroch sa používa čistý sodík a jeho zliatina s draslíkom (pozri obr. 388). Takáto zliatina je pri izbovej teplote v kvapalnom stave, čo predstavuje určitú technickú vymoženosť. Tepelná vodivosť tejto zliatiny je o niečo nižšia ako tepelná vodivosť čistého sodíka.
Odolnosť rôznych kovov proti korózii a erózii tekutého sodíka je rôzna. Nikel, chróm, molybdén, železo a zirkónium sú vysoko odolné voči sodíku; titán a nehrdzavejúca oceľ sú obmedzene stabilné, zatiaľ čo uhlíková oceľ, hliník a platina sú nestabilné. Austenitická nehrdzavejúca oceľ a zirkónium spĺňajú v najvyššej miere požiadavky modernej techniky, pričom majú optimálnu kombináciu požadovaných vlastností.
Odolnosť rôznych kovov, najmä zliatin železa, prudko klesá v prítomnosti kyslíka rozpusteného v sodíku, a to aj v malých množstvách. Preto sa musí použitý tekutý sodík, ako aj zliatina starostlivo očistiť od kyslíka.
Keď sa oxid zirkoničitý zavedie do elektrolytického kúpeľa, mala by sa vytvoriť zliatina hliníka a zirkónu. Prebiehajúca tvorba zliatin má významný vplyv na priebeh celého technologického procesu a predovšetkým na elektrochemickú separáciu hliníka. Okrem toho, keďže redukcia oxidu zirkoničitého rozpusteného v elektrolyte je možná elektrochemicky aj aluminotermicky, je potrebné zvážiť vplyv tvorby zliatiny na možný posun potenciálu precipitácie zirkónia, ako aj na priebeh aluminotermickej redukcie. reakciu. Absencia ťažkostí pri elektrochemickej redukcii hliníka v prítomnosti zirkónu umožní, aby sa proces uskutočňoval s nákladmi na energiu blízkymi nákladom na výrobu hliníka. Zároveň je vzhľadom na nízku rozpustnosť ZrO2 v taveninách kryolit-oxid hlinitý nevyhnutná úplnosť reakcie aluminotermickej redukcie oxidu zirkoničitého, čo si vyžaduje odhad zvyškovej koncentrácie ZrO2 v elektrolyte. Na vyriešenie týchto problémov je potrebné mať informácie o termodynamických vlastnostiach výsledných zliatin hliník - zirkónium. Charakteristickým znakom zirkónu, ktorý sa očakáva na tekutej hliníkovej katóde, je jeho chemická interakcia s hliníkom. Ako vyplýva zo stavového diagramu, môže s hliníkom vytvárať množstvo pevných zlúčenín. To zase určitým spôsobom ovplyvní fyzikálno-chemické vlastnosti výslednej ligatúry, ovplyvní technológiu procesu elektrolýzy. Stav všeobecnej teórie kovových zliatin a najmä teórie roztokov kovov neumožňuje výpočty termodynamických vlastností predzliatin na základe údajov pre čistý hliník a zirkónium. Usporiadanie experimentov na štúdium termodynamických charakteristík zliatin s účasťou zirkónu a hliníka je veľmi náročné vzhľadom na ich vysokú chemickú aktivitu, a preto údaje dostupné v literatúre nie sú ani zďaleka úplné. V práci Yu.O.Esina a spolupracovníkov boli kalorimetrickou metódou stanovené teplôt miešania tekutých zliatin hliníka so zirkónom v koncentračnom rozsahu od 0 do 60 % at.Zr. Získané údaje sú uvedené v tabuľke 3.1. Údaje uvedené v tabuľke 3.1 naznačujú, že v taveninách systému Al-Zr sú pozorované veľmi veľké odchýlky od Raoultovho zákona. Pokles absolútnych hodnôt DHZr a DHAl so zvýšením koncentrácie zirkónu alebo hliníka v zliatine naznačuje silnú interakciu zirkónu s hliníkom. Inými slovami, väzba Al-Zr je oveľa silnejšia ako Al-Al a Zr-Zr. O silnej interakcii týchto dvoch prvkov svedčí aj stavový diagram Al-Zr, v ktorom vznikajú kongruentné zlúčeniny, ktoré sa topia bez rozkladu. Podobné formácie atómov hliníka a zirkónu sú zachované aj v tekutých zliatinách aj pri vysokých prehriatiach vzhľadom na čiaru likvidu. Pre úplnú termodynamickú charakterizáciu zliatin je potrebné mať k dispozícii hodnoty aktivít zložiek v zliatine. Na stanovenie termodynamických vlastností zliatin sa používa najmä niekoľko metód: metóda merania tlaku nasýtených pár nad zliatinou; kalorimetrická metóda a metóda založená na stanovení rozdeľovacieho koeficientu, metóda elektromotorických síl.
Spracovali L. N. Komissárová a V. I. Spitsyn. - M.: Vydavateľstvo zahraničnej literatúry, 1963. - 345 s.
Stiahnuť ▼(priamy odkaz) :
chemie-zr.djvu Predchádzajúci 1 .. 86 > .. >> Ďalej
") Stavový diagram systému Zr02-La203 bol dostatočne podrobne študovaný tepelným, dilatometrickým, röntgenovým a fázovým chemické analýzy pomocou presných prístrojov. Okrem toho sa merala elektrická vodivosť a vykonala sa petrografická štúdia. Na základe týchto štúdií bol prezentovaný detailný obraz fázových premien v systéme Zr02-La203, objavený vznik stabilnej kryštalickej zlúčeniny La»Zr207 s kubickou pyrochlórovou štruktúrou a množstvo tuhých roztokov na báze tetragonálneho a monoklinického Zr02; chemická zlúčenina La2Zr207 a hexagonálny La203.
Zlúčeniny zloženia Me2Zr207 sa získali aj zahrievaním Zr02 s oxidmi céru (3-f), neodýmu, samária a gadolínia nad 1200 ° .- Pozn. vyd.
154
Kapitola J. Oxidy zirkónia a zirkoničitany
Fluorokremičitany tiež reagujú s oxidom zirkoničitým za vzniku fluórzirkoničitanov (pozri časť Fluór). V dôsledku zahrievania oxidu zirkoničitého s oxidmi prvkov tejto skupiny vznikajú tieto zlúčeniny: 1) GeO2-ZrO2 s tetragonálnou mriežkou (a = 4,871; c = 10,570 A); 2) cPbZrO3 s pseudotetragonálnou mriežkou pri 20° (a = 4,152, c - = 4,101 A), ktorá sa mení na kubickú pri 230° a 3) Zr02Si02. Detailný popis toto posledné spojenie, pozri kap. 5. Pre oxid cínu sa nezistilo žiadne spojenie so Zr02. Zlato. Pozri meď.
Vodík. Oxid zirkoničitý neinteraguje s vodíkom a žiadna interakcia nebola pozorovaná ani pri teplote 2000° a tlaku 150 atm. Hydrid vápenatý redukuje oxid zirkoničitý na kov. Fluorovodík a kyselina fluorovodíková pri interakcii s oxidom zirkoničitým tvoria zlúčeniny fluoridu zirkoničitého; kyselina chlorovodíková rozpúšťa oxid zirkoničitý, ak sú jeho častice dostatočne malé alebo v príslušnom energetickom stave. Voda netvorí zlúčeniny s oxidom zirkoničitým.
Indium. Pozri hliník.
jód. Pozri bróm.
Irídium, cmium, paládium, platina, ródium a ruténium. Informácie o interakcii týchto prvkov alebo ich zlúčenín s oxidom zirkoničitým nie sú v literatúre dostupné.
železo. Pozri kobalt.
Lantán a lantanoidy. Pozri cér.
Viesť. Pozri germánium.
horčík. Pozri kadmium.
mangán a rénium. Reakcie týchto prvkov alebo ich zlúčenín s oxidom zirkoničitým nie sú známe. Pre zmes Zr02 a Mn304 je eutektická teplota 1620 °C.
Merkúr. Pozri kadmium.
Molybdén a volfrám. Podľa práce by mal volfrám reagovať so zirkónom pri veľmi vysokých teplotách, pričom by sa vytvorila zliatina volfrámu so zirkónom. Neexistujú žiadne ďalšie údaje o interakcii oxidu zirkoničitého s molybdénom a volfrámom alebo ich zlúčeninami1).
nikel. Pozri kobalt.
Niób, fosfor, tantal a vanád. Informácie o interakcii týchto prvkov alebo ich zlúčenín s oxidom zirkoničitým v literatúre chýbajú, okrem reakcie s chloridom fosforečným, pri ktorej vzniká chlorid zirkoničitý [152]2).
Dusík. Dusík a jeho zlúčeniny nereagujú s oxidom zirkoničitým, s výnimkou bifluoridu amónneho, ktorý v tomto prípade vytvára fluorozirkoničitany amónne.
Osmium. Pozri irídium.
") Oxid zirkoničitý môže interagovať s oxidom wolfrámovým nad 1000 ° a vzniká zlúčenina ZrOW04. Zirkonylwolfráman má určitú prchavosť v prúde vodnej pary, pri zahrievaní sa mierne rozpúšťa v NaOH a Na2F2, mierne interaguje s koncentrovanými roztokmi H2SO4, HC1 a NH40H, - Poznámka ed.
2) Oxid zirkoničitý môže interagovať s oxidmi nióbu a tantalu pri teplotách 1300° a vyšších. Proces je sprevádzaný tvorbou zlúčenín niobátu a zirkonyl taitalátu, ktorých zloženie zodpovedá vzorcu ZrOR207. Obidve zlúčeniny sú tepelne stabilné a topia sa pri 1700 + 20° a 1730 ± 20°. Majú zvýšenú odolnosť voči rôznym chemikáliám: kyselinám, zásadám a chloračným činidlám. Zirkonyl tantalát je stabilnejší ako izobát. Je nerozpustný v horúcich roztokoch koncentrovanej HC1 a H2SO4 v zmesi síranu amónneho s kyselinou sírovou a netaví sa s pyrosíranom sodným, K2CO3 a peroxidom bárnatého.- cca. vyd.
3. Oxid zirkoničitý
155
Kyslík. Kyslík chemicky neinteraguje s oxidom zirkoničitým. Reakcie oxidu zirkoničitého s rôznymi oxidmi sú opísané v príslušných častiach.
paládium. Pozri irídium.
Platina. Pozri irídium.
Draslík. Pozri cezeň.
rénium. Pozri mangán.
Rhodium. Pozri irídium.
ruténium. Pozri irídium.
skandium a ytrium. Informácie o interakcii týchto prvkov alebo ich zlúčenín so zirkónom v literatúre chýbajú. Je známe len to, že oxid ytritý Y203 s obsahom od 7 do 55 a od 76 do 100 mol. % tvorí s oxidom zirkoničitým pri 2000° tuhé roztoky kubickej štruktúry 1).
S rozvojom nových odvetví vedy a techniky sa rozširujú aj požiadavky na vlastnosti hliníkových zliatin. To spravidla vedie ku komplikáciám ich zloženia. Čoraz častejšie sa ako legujúce zložky používajú prísady takých žiaruvzdorných prvkov, ako je zirkónium, mangán, chróm, titán, vanád, bór a iné.
Práce MVMaltseva, VIDobatkina, A.Kibulu a ďalších autorov ukázali, že tieto po zavedení do taveniny prispievajú k zjemneniu zrna ingotov, eliminujú štrukturálnu heterogenitu, výrazne zlepšujú odlievanie a mechanické vlastnosti zliatin, a poskytujeme veľkorozmerové výkovky a výlisky, ako aj iné polotovary vyrábané s malým stupňom deformácie zo zliatin D16, ACM, 1911.1915. Pre také odlievacie zliatiny ako VAL-1, VAL-5, AL4M a iné sa tiež ukazuje účelnosť použitia žiaruvzdorných legovacích komponentov.
Zirkónium sa široko používa na legovanie hliníkových zliatin, ktoré majú podobne ako iné prechodné kovy výrazný modifikačný účinok.
Stavový diagram sústavy Al-Zr patrí k peritektickému typu. Ako ukazuje diagram na obr. 1.1, medzi kvapalinou (0,11 % zirkónu) na strane čistého hliníka a zlúčeninou ZrAl 3 prebieha peritektická reakcia s tvorbou tuhého roztoku hliníka (0,28 % zirkónu). Reakčná teplota je 660,5 °C.
Článok poukazuje na to, že štúdium dvojstavových diagramov charakterizujúcich interakciu medzi hliníkom a legovacími zložkami umožňuje posúdiť účinnosť jedného alebo druhého prvku ako modifikátora. Najúčinnejšími modifikátormi sú tie kovy, ktoré tvoria stavové diagramy peritektického alebo eutektického typu s hliníkom so žiaruvzdornými zlúčeninami, ktorých likvidus je do značnej miery posunutý smerom k hliníku. Príkladom takéhoto diagramu je diagram Al-Zr.
Okrem schopnosti brúsiť zrno môže zirkónium výrazne ovplyvniť teplotu rekryštalizácie hliníkových zliatin. Posledná akcia je spojená s tvorbou a rozpadom pevných presýtených roztokov zirkónu v hliníku. V hotovom výrobku spravidla nie sú žiadne presýtené tuhé roztoky. Počas technologického cyklu výroby polotovarov, spojeného s početnými zahrievaniami zliatiny, striedajúcimi sa s deformáciami, sa tieto tuhé roztoky rozkladajú za uvoľňovania sekundárnych aluminidov. Stupeň rozkladu tuhého roztoku, disperzia a charakter distribúcie produktov rozkladu v konečnom dôsledku určujú vplyv prechodných kovov na mechanické vlastnosti deformovaných polotovarov.
Elagin vo svojej práci, berúc do úvahy vplyv prechodných kovov na teplotu rekryštalizácie, naznačuje, že najväčší vplyv na teplotu rekryštalizácie majú rozptýlené intermetalické látky - produkty rozkladu tuhých roztokov. V menšej miere teplotu rekryštalizácie zvyšujú nerozložené tuhé roztoky. A koagulácia produktov rozkladu tuhých roztokov vedie k opačnému účinku. Tuhé roztoky rôznych prechodných kovov sa líšia svojou stabilitou. Najstabilnejší je tuhý roztok zirkónu a hliníka. V hlavnom objeme tohto roztoku prebieha rozklad veľmi pomaly. Taktiež koagulácia produktov rozkladu je pomalšia v porovnaní s inými porovnateľnými zliatinami.
Práca teda zaznamenáva zvýšenie tekutosti zliatin Al-Mg. V zliatine AL27-1 prísady zirkónu znižujú sklon k praskaniu a znižujú obsah vodíka.
Podľa Kozlovskej prispieva náhrada časti mangánu v zliatine D16 zirkónom k silne výraznému lisovaciemu efektu, absencii hrubozrnného okraja a zvýšeniu ťažnosti v priečnom smere.
V zliatinách systému Al-Zr-Mg prísady zirkónia výrazne znižujú koróziu pod napätím a tiež zvyšujú koróznu odolnosť hliníkových zliatin v agresívnom prostredí.
Zďaleka nie úplné informácie o úlohe zirkónu v hliníkových zliatinách naznačujú, že zirkónium sa stále viac používa ako legovací prvok.
Súvisiace príspevky:Boli skúmané dvojfázové diagramy obmedzujúce uhol zirkónia.
Zloženie a mechanické vlastnosti technického hytanu (GOST 9853 - 61. | Vplyv niektorých prvkov na pevnosť Ti. Všetky známe dvojfázové diagramy zliatin na báze Ti sú rozdelené do troch veľkých skupín podľa charakteru likvidu a solidu čiary v blízkosti ordináty Ti (približne 30 - 40 % hmotnosti legujúcej prísady) a každá z týchto skupín - do podskupín podľa charakteru premien v tuhom stave.
Zloženie a mechanické vlastnosti technického titánu (GOST 9853 - 61. | Vplyv Sn a AI na pevnosť v ťahu titánových zliatin. Všetky známe dvojfázové diagramy zliatin na báze Ti sú rozdelené do troch veľkých skupín podľa charakteru likvidu a solidus čiary v blízkosti ordináty Ti (približne 30 - 40 % hmotnosti legujúcej prísady) a každá z týchto skupín - do podskupín podľa charakteru premien v tuhom stave.
Podobnosť dvojfázových diagramov a rovnaká kryštálová štruktúra nióbu, tantalu, molybdénu a volfrámu a výsledných silicídov predurčuje podobnosť vzorov tvorby a štruktúry difúznej vrstvy.
Povaha dvojfázových diagramov kovov skupiny V-VI alebo v širšom aspekte III-VIII skupiny a vzory pozorované v týchto systémoch sú primárne spôsobené blízkosťou elektronická štruktúra vonkajšie obaly ich atómov.
Analýza dvojstavových diagramov žiaruvzdorných prechodných kovov skupín IV-VI s intersticiálnymi prvkami (B, C, N, O) ukazuje, že kovová zložka spravidla tvorí eutektikum s najbližšou medziproduktovou zlúčeninou. Takéto systémy sa vyznačujú relatívne nízkou rozpustnosťou intersticiálnych prvkov v základnom kove (pozri obr. 38), ktorá sa zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou. V multivalentných, silne ionizujúcich kovoch skupín IV-VI sú valenčné elektróny intersticiálnych nečistôt kolektivizované a preto je rozpustnosť iónov B3, C, N3, O4 určená pomerom polomerov atómov rx / rm.
Pri konštrukcii dvojstavových diagramov je zloženie zliatiny vynesené pozdĺž horizontálnej osi v percentách a pozdĺž vertikálnej osi - teplota v stupňoch Celzia. Každý bod diagramu teda zodpovedá určitému zloženiu zliatiny pri určitej teplote za rovnovážnych podmienok.
Je vhodné použiť takúto sériu dvojstavových diagramov pri analýze vplyvu povahy interakcie medzi spájkovaným kovom A a spájkou B na ich kompatibilitu. Pri takejto úvahe je potrebné vziať do úvahy, že stavové diagramy charakterizujú fázové zloženie zliatin a zloženie fáz zliatiny za rovnovážnych podmienok.
Schéma uzavretej oblasti austenitu.| Diagram so spojitou rozpustnosťou Fe a (8 a legujúci prvok. | Diagram so spojitou rozpustnosťou t - železa a legujúceho prvku. | Rozšírená, obmedzená oblasť t - tuhého roztoku. Znak všetkých dvojstavových diagramov železa s inými prvkov je prítomnosť rekryštalizácie v pevnom stave v dôsledku polymorfných premien železa.Modifikácie a a b majú rovnakú mriežku telesa centrovanej kocky.V teplotnom rozsahu (910 - 1401) existuje y-modifikácia, ktorá má kockatá mriežka so centrovanými plochami.
Segmentové pravidlo v dvojitých stavových diagramoch možno použiť iba v dvojfázových oblastiach. V jednofázovej oblasti existuje iba jedna fáza; ktorýkoľvek bod vo vnútri regiónu charakterizuje jeho koncentráciu.
Segmentové pravidlo v dvojitých stavových diagramoch možno použiť iba v dvojfázových oblastiach.
Na tieto otázky odpovedajú dvojstavové diagramy znázornené na obr.
Odpoveď na tieto otázky dávajú dvojité diagramy stavu titánov - legujúceho prvku, uvedené na obr. 374 ako klasifikačnú schému.
Odpoveď na tieto otázky dávajú dvojstavové diagramy titánu - legujúceho prvku, znázornené na obr. 374 vo forme diagramu tried.
Spájkovateľné kovy a spájkovacie kovy, ktoré tvoria dvojstavové diagramy, ktorých zložky sú navzájom nerozpustné buď v kvapalnom alebo pevnom stave (pozri obr. 4), alebo sú v kvapalnom stave ťažko rozpustné, ale v pevnom stave nerozpustné (pozri obr. Obr. 4) môže vytvárať iba lepené spoje.
Na obr. Obrázky 58 a 59 ukazujú dvojstavové diagramy hliníka s meďou a horčíkom. V oboch prípadoch sa so zvyšujúcou sa teplotou pozoruje výrazná zmena rozpustnosti legujúcich prvkov v hliníku. Podobná zmena rozpustnosti sa pozoruje vo viaczložkových systémoch, čo umožňuje posilniť tepelné spracovanie. V zložitých zliatinách však budú fázy s komplexným zložením a štruktúrou v rovnováhe s roztokom hliníka podľa zodpovedajúcich stavových diagramov.
Navonok sú diagramy vertikálneho rezu podobné dvojstavovým diagramom. Len krivky likvidu a solidu sa nepretínajú všeobecný prípad na súradniciach vertikálnych rezov.
Zhŕňa nové údaje o 1719 dvojfázových diagramoch a kryštálových štruktúrach fáz, publikovaných v rokoch 1957 - 1961, ako aj staré práce, ktoré sa v príručke nezohľadnili.
Na charakterizáciu fázových rovnováh v liatinách sa primárne používajú dvojstavové diagramy.
Analýza štruktúry olovených babbitov by mala byť vykonaná na základe dvojstavového diagramu Pb - Sb (obr.
Navonok je diagram rezu (obr. 117) podobný dvojstavovému diagramu. Rozdiel je v tom, že namiesto eutektickej horizontály sa v reze objavuje plocha e a c v tvare trojuholníka, ktorého strany sú zakrivené čiary vytvorené v priesečníku roviny rezu s riadkovanými plochami trojfázového objemu.
Plochy začiatku kryštalizácie dvojitých eutektík prechádzajú cez zodpovedajúce eutektické horizontály dvojstavových diagramov.
Je ľahké vidieť, že diskutovaný rez skutočne nemá vlastnosti dvojitý graf stavy, keďže obsahuje okrem rovnováh s fázami 8 a y aj rovnováhy, v ktorých je zastúpená fáza (3), ktorá sa z kvapaliny uvoľňuje v oblasti nad teplotami tvorby tuhého roztoku zlúčeniny a následne sa otáča do toho druhého.
Variant stavového diagramu znázorneného na 468, keď sa prierez V - fl čiastočne zdvojnásobí.| Variant stavového diagramu znázorneného v 469, keď sa rozlíšenie VtA čiastočne zdvojnásobí. Medzi bodmi A a p má tento rez všetky vlastnosti dvojstavového diagramu. Za bodom r obsahuje prvky stavu, ktoré priamo nesúvisia so sústavou AVZ, a preto v tejto jej časti stráca vlastnosti dvojkovej sústavy.
Preto by 22-ročné obdobie, ktoré uplynulo medzi prvým a druhým vydaním Príručky o dvojstavovom diagrame, bolo teraz neplatné. Anderko, US Air Force Space Laboratories 1 boli požiadaní, aby podporili vydanie tejto príručky.
Fázové a štrukturálne zmeny vyskytujúce sa v štádiu difúzie procesu možno predpovedať pomocou dvojstavových diagramov, ak sú do difúznej interakcie zapojené iba dva prvky. Predpokladá sa, že difúzny proces nie je zintenzívnený a výsledná difúzna zóna je v rovnovážnom stave.
Pomocou metódy vertikálnych rezov trojstavového diagramu sa pozrime na príklad diskutovaného diagramu na postupný prechod z dvojstavového diagramu jedného typu k dvojstavovému diagramu iného typu.
Zirkónový uhol stavového diagramu systému zirkón - vanád - nikel. Pri teplote -770 je eutektoidná štvorfázová rovnováha p6 ta3 Zr2Ni ZrV2, ktorá je tvorená z rovnovážneho stavu druhej triedy P2 - B4 - Zr2Ni ZrV2 odchyľujúceho sa od vyššie uvedenej štvorfázovej rovnováhy a dvoch eutektoidných rovnováh a1 ai Zr2 p. P53 a2 ZrV2, pochádzajúce z príslušných dvojstavových diagramov.
Aby sa určil spoločný účinok nióbu a hliníka na vlastnosti zirkónu, vykonala sa práca na štúdiu trojstavového diagramu časti systému zirkón-niób-hliník bohatého na zirkónium. V dvojstavovom diagrame systému zirkón-hliník v teplotnom rozsahu od 1395 do 975 C sú chemické zlúčeniny najbližšie k zirkónu Zr5Al3, Zr2Al a ZrsAl. Pri teplote 1350 C sa 95 % hliníka rozpustí v p-zirkóne. Celkovo je v tomto systéme deväť chemických zlúčenín. Pod 980 C sa p-tuhý roztok rozkladá na dva tuhé roztoky bohaté na zirkónium a niób. Keď teplota klesá, oblasť separácie v pevnom stave sa rozširuje až na monotektoidnú teplotu 610 C.
Ľavá strana dvojstavového diagramu C-A1 je znázornená na obr.
Schéma zmeny obsahu nízkotavnej zložky v spájkovanom spoji z kovu A pri difúznom spájkovaní. Sľubné je difúzne spájkovanie titánu a jeho zliatin spájkami bohatými na meď, striebro a nikel. Súdiac podľa údajov v tabuľke. 30 a dvojfázové diagramy, najširšie oblasti tuhých roztokov v týchto zliatinách sú v teplotnom rozsahu existencie p-tuhých roztokov. Striebro má pomerne nízku teplotu topenia, zatiaľ čo meď a nikel tvoria s titánom eutektikum s relatívne nízkou teplotou topenia. Intermetalické látky vytvorené v spájkovaných spojoch titánových spojov vyrobených pomocou spájok obsahujúcich tieto kovy sú tiež relatívne taviteľné.
Ale táto podobnosť je len povrchná. V skutočnosti existuje zásadný rozdiel medzi vertikálnymi rezmi ternárneho systému a dvojstavovým diagramom.
Poloha vertikálnych rezov. v stavovom diagrame.| Schéma zvislého rezu I.| Schéma vertikálneho rezu. Rez na obr. 90, ktorý vyzerá ako dvojstavový diagram, sa od neho v tomto zmysle výrazne líši.
Vedeckým základom technológie tepelného spracovania ocele je spoločná analýza a aplikácia stavových diagramov (fázových diagramov) a diagramov rozkladu podchladeného austenitu. V súčasnosti je známe, že zliatiny na báze železa majú dvojstavové diagramy; a pre väčšinu zliatin a ocelí široko používaných v priemysle - a trojité diagramy.
Variant stavového diagramu systému s inkogruentnou ternárnou chemickou zlúčeninou v prípade, keď jeden z rezov zo zlúčeniny na zložky nie je dvojitý.| Schéma vertikálneho rezu CS. Na obr. 476 zobrazuje vertikálny rez stavovým diagramom pozdĺž línie AS. Následne za bodom p stráca rez AS vlastnosti dvojstavového diagramu. Prerušované čiary znázorňujú multistabilné časti likvidu a solidu 8-tuhého roztoku so spoločným skrytým maximom.
Schéma zvislého rezu pozdĺž čiary VC.| Izotermický rez fázovým diagramom pri teplote zodpovedajúcej eutektickému bodu e5 v binárnom systéme VC.
Z uvedeného vyplýva, že zvislý rez stavovým diagramom pozdĺž priamky VC (obr. 439) má vlastnosti dvojstavového diagramu, keďže priamky V e & a C e likvidu sú konjugované s tzv. čiary V d9 a C c3 solidu.
Prirodzene vyvstáva otázka pôvodu tohto grafitu. Už vyššie bolo poukázané (§ 44), že existujú dve teórie na vysvetlenie pôvodu grafitu, založené buď na dvojstavovom diagrame alebo na jedinom.
Izotermické rezy pod eutektickým bodom c5.| Izotermický pri teplote zodpovedajúcej trojitému eutektickému bodu E. Pre tieto vlastnosti vertikálneho rezu VC sa tento a podobné úseky nazývajú kvázi-dvojhviezdy, niekedy aj pseudobinárne, čo naznačuje ich podobnosť so schémami dvojhviezd. Mali by sa však nazývať jednoducho dvojité rezy, pretože predpona kvázi znamená údajne, ako to bolo, a predpona pseudo znamená nepravda, nepravda, čo skôr spochybňuje podobnosť rezov UTIH s dvojstavovými diagramami, než zdôrazňuje to.
Praktické využitie v strojárstve majú zliatiny medi a cínu s obsahom do 12 % Sn. Ľavá strana dvojitého diagramu stavu medi a cínu je znázornená na obr.
Vznik tuhých roztokov vedie k zmene transformačných teplôt. Na posúdenie vplyvu legujúcich prvkov na titán je dôležité zistiť, ako ovplyvňujú polymorfnú transformáciu titánu a či tvoria chemické zlúčeniny s titánom. Odpoveď na tieto otázky poskytujú dvojstavové diagramy znázornené na obr. 356 ako klasifikačnú schému.
Pre ternárne systémy je fázové pravidlo napísané ako / 4 - p; v porovnaní s binárnymi systémami sa objavuje jeden dodatočný stupeň voľnosti. Trojfázové ternárne zliatiny majú jeden stupeň voľnosti; tieto zliatiny zaberajú zodpovedajúce objemy v priestorovom stavovom diagrame. Rovnako ako v prípade dvojfázových oblastí na dvojstavových diagramoch sa teplota trojfázovej ternárnej zliatiny môže meniť, ale v tomto prípade sa pri každej danej teplote ukazuje zloženie všetkých troch rovnovážnych fáz celkom jednoznačné. . V dvojfázových objemoch priestorového stavového diagramu ternárneho systému možno nezávisle od seba meniť teplotu a zloženie. V jednofázovom objeme dosahuje počet stupňov voľnosti ternárnej zliatiny maximálnu hodnotu tri: tu môžete meniť teplotu, ako aj koncentrácie dvoch z troch zložiek. Keďže koncentrácie všetkých troch zložiek sú celkovo rovné 100 %, možno nezávisle od seba meniť iba dve koncentrácie, pretože obsah tretej zložky je určený rozdielom medzi 100 % a súčtom koncentrácií zvyšných zložiek. dve zložky.
Vertikálny rez. Priaznivý účinok molybdénu sa vysvetľuje tým, že v jeho prítomnosti sa bráni tvorbe chemickej zlúčeniny TiCra. Maximálna rozpustnosť chrómu v a-titáne podľa dvojstavového diagramu Ti-Cr je 0,5 % hmotn.
Táto kniha je učebnicou tepelného spracovania kovov pre technické vysoké školy. Na štúdium tepelného spracovania v tejto knihe sa od študenta vyžaduje poznať základy vedy o kovoch zo zväzku knihy A. I. Samokhotského a M. P. Kunyavského Metal Science alebo knihy M. S. Aronoviča a Yu. knihy BS Natapov Metal Science, ktorá sú aj učebnicami pre technické školy. Predpokladá sa, že študent je dobre oboznámený s hlavnými typmi dvojstavových diagramov, s kryštalickou štruktúrou kovov a zliatin, s elementárnymi štruktúrami ocelí a liatiny, s metodikou metalografického výskumu a s mechanickými skúškami. Týmito otázkami sa táto kniha vôbec nezaoberá. V prvej kapitole sa stručne, ale podrobnejšie ako v spomínaných učebniciach metalurgie zaoberáme klasifikáciou a charakteristikou ocelí a stavovým diagramom železo-uhlíkových zliatin.
Stavový diagram so súvislým radom tuhých roztokov s maximálnym bodom na povrchu likvidu a solidu.| Projekcia stavového diagramu znázorneného na 69 na koncentračný trojuholník. V tomto zmysle sa izotermické úseky nelíšia od dvojstavového diagramu. Podstatný rozdiel medzi nimi je však v tom, že dvojitý diagram umožňuje posudzovať rovnováhy. Zásadný rozdiel medzi izotermickými a vertikálnymi rezmi je zrejmý z vyššie uvedeného.
Typicky sú vertikálne rezy postavené na líniách zloženia ternárnych zliatin, ktoré obsahujú konštantné množstvo jednej zo zložiek. A, ktorá prevyšuje obsah tejto zložky v ternárnom eutektiku a v dvojitých eutektikách e a e3, je znázornená na obr. Spodná časť tejto časti navonok pripomína dvojitý diagram stavu eutektického typu, ak nevenujete pozornosť označeniam rôznych fázových oblastí.
Venujme pozornosť skutočnosti, že priamka SG na obr. 470 prechádza priamkami ee, d d, EZE1 trojfázovej rovnováhy x Y - b 8 medzi kvapalnými a tuhými roztokmi zložky C a zlúčeniny Yr. Priesečníky s týmito plochami (obr. 472) nie sú prvkami dvojstavového diagramu CVlt, preto za bodom p rez stráca vlastnosti dvojstavového diagramu.
